TRIAC符号详解：双向可控硅功率开关元件入门指南
您是否处理大量功率开关应用，或需要一种应用广泛的电气器件和PCB元件？那么TRIAC(双向可控硅)是理想选择。TRIAC符号作为体现其双向特性的电路符号，同样值得深入了解。如果您是新手，无需担心。本文将拆解说明其定义、工作原理、符号详解、应用、结构等内容。
准备好了吗？让我们开始正题。
什么是TRIAC？
TRIAC由两部分组成：TRI代表三极管，AC代表交流电。即TRIAC是一种三端电子元件，激活后可双向调节电压。
也可定义为：一种三端四层半导体器件，用于控制交流可变功率。
半导体器件示例(带芯片的微芯片)
除了作为通用商标术语外，它还是可控硅家族的子集，类似于普通继电器：小电流和电压可控制更大的漏电流和电压。TRIAC与SCR(硅控整流器)相似，两者均允许电压流通。
简单SCR电路
两者在栅极电流停止后仍持续导通，仅在有维持电流(主电流)时才停止导通。
区别在于：SCR需正电压触发，而TRIAC可由正或负电压触发；SCR单向导通，TRIAC双向导通。
简言之，TRIAC凭借双向导通特性成为交流电的便捷开关。触发主电路连接的可控交流相位角，即可自动调节流入相位控制或负载的电压。可利用双极功率电子和电源器件调节调光灯、通用电机、电加热器等设备。
双极晶体管组(用于双极功率电子)
双极晶体管特性曲线
TRIAC结构
如前所述，双向器件具有三个端子和四层结构。其构造包含两个SCR，即两个SCR逆并联连接，并在单芯片上共用一个栅极区域端子。
端子半导体器件有六个掺杂区。栅极端子G与P型和N型材料欧姆接触，因此栅极可接受任意极性的触发脉冲启动导通。因TRIAC是双向器件，阴极和阳极栅极控制输入概念不再适用。
描述阴极和阳极的电解过程
因此可将端子标记为主端子1(MT₁)、主端子2(MT₂)和栅极G。
TRIAC如何工作？
理解双向器件操作的最佳方式是逐象限触发。需注意特定TRIAC的物理结构影响相对灵敏度。
第一象限
操作始于MT₂和栅极对MT₁为正时。栅极电流导通相应NPN晶体管，拉动相应PNP晶体管底部电流使其导通。部分栅极缓冲电流通过P型硅欧姆路径流入MT₁，未经NPN晶体管基极。P型硅中空穴注入使MT₁下方堆叠层(N、P、N)表现为NPN晶体管导通。同时影响MT₂上方的P、N层表现为PNP晶体管导通。此象限灵敏度最高，因栅极电流注入主器件晶体管基极。
PNP晶体管符号
一组PNP晶体管
NPN晶体管符号
NPN晶体管
第二象限
MT₂为正、栅极对MT₁为负时进入第二象限。导通过程三步进行：电压从MT₁经栅极下方P-N结流入栅极，导通由NPN和PNP晶体管组成的结构(视栅极为阴极)。栅极电流增加导致栅极下方P型硅左侧电位上升至MT₁，在P型硅左右建立电流，导通MT₁下方NPN晶体管及上方P型硅右侧PNP晶体管。主要电压跨越结构部分与第一象限相同。
第三象限
MT₂和栅极对MT₁为负时进入第三象限。始于栅极与MT₁端子间PN结正向偏置，少数载流子注入结合层：电子注入栅极下方P层。部分电子未复合，移至下部N区。第二阶段降低N区电位，直接作为PNP晶体管基极导通；上方P层电位升高作为MT₂上方PNP晶体管集电极并被激活。
第四象限
MT₂对MT₁为负、栅极电压为正时进入第四象限。触发过程同第三象限：栅极电流从栅极下方P层流入N层，少数载流子进入P区。部分自由电子未复合进入N区，后续路径同第三象限。此象限灵敏度最低，部分缓冲器和逻辑电平TRIAC在此象限不触发，仅前三象限激活。
TRIAC符号
TRIAC符号为简单电路图：两个相等SCR逆并联，栅极合并为单一栅极。若无栅极电流脉冲注入G端，则无电流流动。
TRIAC符号——TRIAC应用
双向可控硅无疑是晶闸家族中最普及的电气元件之一，广泛应用于：
- 电风扇
电风扇图片
- 交流功率控制
- 大功率灯具切换
- 调光器
电灯调光开关
- 电动机
一组工业电动机
TRIAC符号——TRIAC特性
TRIAC特性曲线包含四种主要模式：
- 模式1：第一象限工作，VMT21和VG1为正
- 模式2：第二象限工作，VMT21为正，VG1为负
- 模式3：第三象限工作，VMT21和VG1为负
- 模式4：第四象限工作，VMT21为负，VG1为正
其中：
- VMT21 —— 端子MT₂对MT₁电压
- VG1 —— 栅极对端子MT₁电压
普通TRIAC电流电压典型值：
- 维持电流 —— 75mA
- 平均触发电流 —— 5mA
- 导通态电流 —— 25A
- 导通态电压 —— 1.5V
TRIAC符号——如何测试TRIAC
可用欧姆表或万用表按以下步骤测试TRIAC：
- 确保万用表处于欧姆档
- 用结型二极管确认欧姆表引线极性
- MT₁接负极引线，MT₂接正极引线
- 用跳线将TRIAC栅极与MT₂短接
- 万用表应显示TRIAC无导通。重新连接：MT₁接正极，MT₂接负极
- 再次用跳线将栅极与MT₂短接，欧姆表应显示正向二极管结
TRIAC符号——DIAC与TRIAC的区别
首先，DIAC(二极管交流电)是两个二极管逆并联组合；TRIAC则是两个SCR逆并联且栅极合并形成TRIAC栅极。其次，TRIAC三端子，DIAC两端子。第三，TRIAC功率处理能力高于DIAC。触发TRIAC需在栅极施加正或负电压；触发DIAC只需在其端子间施加等于或超过击穿电压的电压。最后，TRIAC有栅极端子，DIAC无栅极。
结语
TRIAC符号易于理解，因其图示简单。TRIAC优势明显：仅需单熔断器保护，器件任一方向均安全击穿。简言之，三端双向半导体器件可有效控制交流功率。
您如何看待该主题？计划用于下一个交流电源相关项目？还是有疑问建议？请随时联系我们。
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